Karanlık madde patlayan yıldızlar oluşturabilir ve hasarı gözlemlemek onun neden oluştuğunu ortaya çıkarmaya yardımcı olabilir

Karanlık madde, gökbilimcilerin onlarca yıldır tespit edemediği, ancak evrendeki yıldızlar ve galaksiler gibi normal madde üzerinde muazzam bir etkiye sahip olduğunu bildiğimiz hayaletimsi bir maddedir. Galaksilere uyguladığı muazzam kütleçekim kuvveti sayesinde onları döndürür, yörüngeleri boyunca ekstra bir itme kuvveti sağlar, hatta onları parçalara ayırır.

Kozmik bir karnaval aynası gibi, aynı zamanda uzaktaki nesnelerden gelen ışığı bükerek çarpık veya çoklu görüntüler oluşturur; bu işleme yerçekimsel merceklenme adı verilir.

Ve son araştırmalar, patlayan yıldızlar üreterek bundan daha fazla dram yaratabileceğini öne sürüyor.

Galaksilere verdiği zarara rağmen, karanlık maddenin yerçekimi dışında kendisiyle etkileşime girip giremeyeceği hakkında pek bir şey bilinmiyor. Eğer başka kuvvetlerle karşılaşıyorsa, bunlar çok zayıf olmalıdır, aksi halde ölçülürdü.

Zayıf etkileşime giren büyük kütleli parçacıkların varsayımsal bir sınıfından oluşan bir karanlık madde parçacığı için olası bir aday (veya WIMP’ler), şu ana kadar hiçbir gözlemsel kanıt olmaksızın yoğun bir şekilde incelenmiştir.

Son zamanlarda, zayıf etkileşime sahip ancak son derece hafif olan diğer parçacık türleri de ilgi odağı haline geldi. Bu parçacıklara denir eksenlerbirinciydik 1970’lerin sonunda önerilen ile kuantum problemini çözmekama aynı zamanda karanlık madde tanımına da uyabilirler.

Küçük nesneler oluşturacak şekilde birbirine “yapışamayan” WIMP’lerin aksine, eksenler bunu yapabilir. Çok hafif oldukları için çok sayıda eksenin tüm karanlık maddeyi hesaba katması gerekir, bu da onların bir araya sıkıştırılması gerektiği anlamına gelir. Ancak bunlar bozon olarak bilinen bir tür atom altı parçacık oldukları için bunu umursamıyorlar.

Aslında hesaplamalar, eksenlerin atomların ve parçacıkların mikro dünyasını yöneten teori olan kuantum mekaniğinin kurallarına göre tuhaf davranmaya (toplu olarak bir dalga gibi davranmaya) başlayacak kadar yakın bir şekilde paketlenebileceğini gösteriyor. Bu duruma denir Bose-Einstein yoğunlaşmasıve beklenmedik bir şekilde, eksenlerin “yıldız” oluşturmasına izin ver kendilerinden.

Bu, dalga kendi başına hareket ettiğinde ve fizikçilerin “soliton” adını verdiği, bozulmadan veya dağılmadan hareket edebilen lokalize bir enerji yığını oluşturduğunda meydana gelir. Bu genellikle Dünya’da girdaplarda ve girdaplarda veya kabarcık halkalarında görülür. yunuslar su altında eğleniyor.

Yeni çalışma, bu tür solitonların boyutunun büyüyerek normal bir yıldıza benzer veya normal bir yıldızdan daha büyük bir yıldız haline geleceğini gösteren hesaplamalar sağlıyor. Ama sonunda kararsız hale gelirler ve patlarlar.

Böyle bir patlamadan (“bosenova” adı verilen) açığa çıkan enerji, bir süpernovanın (patlayan normal bir yıldız) enerjisine rakip olacaktır. Karanlık maddenin evrendeki görünür maddeden çok daha ağır olduğu göz önüne alındığında, bu durum kesinlikle gökyüzüne ilişkin gözlemlerimizde bir iz bırakacaktır. Henüz böyle yara izleri bulamadık ama yeni çalışma bize arayacak bir şeyler veriyor.

Gözlemsel bir test

Araştırmanın arkasındaki araştırmacılar, normal maddeden oluşan çevredeki gazın patlamadan gelen bu ekstra enerjiyi emeceğini ve bir kısmını geri yayacağını söylüyor. Bu gazın büyük bir kısmı hidrojenden oluştuğu için bu ışığın radyo frekanslarında olması gerektiğini biliyoruz.

Heyecan verici bir şekilde, Kilometre Kare Dizisi radyo teleskopu ile yapılacak gelecekteki gözlemler bunu tespit edebilir.

Yani, karanlık yıldız patlamalarından kaynaklanan havai fişekler görüşümüzden gizlenmiş olsa da, onların sonuçlarını görünür maddede bulabiliriz. Bunun harika yanı, böyle bir keşfin, karanlık maddenin aslında neyden oluştuğunu (bu durumda büyük olasılıkla eksenlerden) çözmemize yardımcı olacak olmasıdır.

Ya gözlemler tahmin edilen sinyali tespit edemezse? Diğer “eksen benzeri” parçacıkların hala mümkün olması nedeniyle, bu muhtemelen bu teoriyi tamamen dışlamayacaktır. Ancak tespitin başarısız olması, bu parçacıkların kütlelerinin çok farklı olduğunu veya radyasyonla düşündüğümüz kadar güçlü bir şekilde eşleşmediklerini gösterebilir.

Aslında bu daha önce de yaşandı. Başlangıçta eksenlerin çok güçlü bir şekilde birleşip hareket edebilecekleri düşünülüyordu. yıldızların içindeki gazı soğutmak. Ancak yıldız soğutma modelleri, yıldızların bu mekanizma olmadan gayet iyi durumda olduğunu gösterdiğinden, eksenel bağlantı kuvvetinin başlangıçta varsayılandan daha düşük olması gerekiyordu.

Elbette karanlık maddenin eksenlerden oluştuğunun garantisi yok. WIMP’ler hâlâ bu yarışta yarışıyor ve başkaları da var.

Bu arada, bazı çalışmalar WIMP benzeri karanlık maddenin aynı zamanda “karanlık yıldızlar” da oluşturabilir. Bu durumda, yıldızlar hâlâ normal (hidrojen ve helyumdan yapılmış) ve karanlık madde onlara güç sağlıyor.

WIMP destekli bu karanlık yıldızların süper kütleli oldukları ve erken evrende yalnızca kısa bir süre yaşadıkları tahmin ediliyor. Ancak James Webb uzay teleskobu tarafından gözlemlenebildiler. Yakın zamanda yapılan bir araştırma iddia etti böyle üç keşifAncak jüri hala durumun gerçekten böyle olup olmadığı konusunda kararsız.

Yine de eksenlere dair heyecan artıyor ve onları tespit etmeye yönelik birçok plan var. Örneğin, eksenlerin manyetik alandan geçtiklerinde fotonlara dönüşmeleri beklenir, dolayısıyla belirli bir enerjiye sahip fotonların gözlemleri, nötron yıldızları gibi manyetik alana sahip yıldızları, hatta Güneş.

Teorik cephede, evrenin farklı karanlık madde türleri ile nasıl görüneceğine dair tahminleri iyileştirmeye yönelik çabalar var. Örneğin, eksenler WIMP’lerden, ışığı yerçekimsel mercekleme yoluyla bükme biçimleriyle ayırt edilebilir.

Daha iyi gözlemler ve teorilerle, karanlık maddenin gizeminin yakında çözüleceğini umuyoruz.

Bu makale şuradan yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altındadır. Okumak orijinal makale.